کد ژنتیکی چیست: اطلاعات عمومی. کد ژنتیکی چیست و چه ویژگی هایی دارد کد ژنتیکی اصل ثبت اطلاعات در مورد آن را تعیین می کند

طبقه بندی ژن

1) بر اساس ماهیت برهمکنش در یک جفت آللی:

غالب (ژنی که قادر به سرکوب تظاهرات یک ژن مغلوب آللی به آن است)؛ - مغلوب (ژنی که بیان آن توسط ژن غالب آللی آن سرکوب می شود).

2) طبقه بندی عملکردی:

2) کد ژنتیکی- اینها ترکیبات خاصی از نوکلئوتیدها و توالی مکان آنها در مولکول DNA هستند. این یک روش مشخصه برای همه موجودات زنده برای رمزگذاری توالی اسید آمینه پروتئین ها با استفاده از دنباله ای از نوکلئوتیدها است.

DNA از چهار نوکلئوتید استفاده می کند - آدنین (A)، گوانین (G)، سیتوزین (C)، تیمین (T) که در ادبیات روسی با حروف A، G، T و C مشخص می شوند. این حروف الفبای الفبای را تشکیل می دهند. کد ژنتیکی. RNA از همان نوکلئوتیدها استفاده می کند، به استثنای تیمین، که با یک نوکلئوتید مشابه - اوراسیل جایگزین می شود که با حرف U (U در ادبیات روسی زبان) مشخص می شود. در مولکول‌های DNA و RNA، نوکلئوتیدها به صورت زنجیره‌ای قرار می‌گیرند و به این ترتیب، دنباله‌ای از حروف ژنتیکی به‌دست می‌آیند.

کد ژنتیکی

برای ساخت پروتئین در طبیعت از 20 اسید آمینه مختلف استفاده می شود. هر پروتئین یک زنجیره یا چندین زنجیره از اسیدهای آمینه در یک توالی کاملاً مشخص است. این توالی ساختار پروتئین و در نتیجه تمام خواص بیولوژیکی آن را تعیین می کند. مجموعه ای از اسیدهای آمینه نیز تقریباً برای همه موجودات زنده جهانی است.

پیاده سازی اطلاعات ژنتیکی در سلول های زنده (یعنی سنتز پروتئین کدگذاری شده توسط یک ژن) با استفاده از دو فرآیند ماتریکس انجام می شود: رونویسی (یعنی سنتز mRNA روی ماتریس DNA) و ترجمه کد ژنتیکی. به یک توالی اسید آمینه (سنتز یک زنجیره پلی پپتیدی بر روی یک ماتریس mRNA). سه نوکلئوتید متوالی برای رمزگذاری 20 اسید آمینه و همچنین سیگنال توقف نشان دهنده پایان دنباله پروتئین کافی است. به مجموعه ای از سه نوکلئوتید سه گانه می گویند. اختصارات پذیرفته شده مربوط به اسیدهای آمینه و کدون ها در شکل نشان داده شده است.

ویژگی های کد ژنتیکی

1. سه گانه- یک واحد معنی دار کد ترکیبی از سه نوکلئوتید (یک سه گانه یا کدون) است.

2. تداوم- هیچ علامت نگارشی بین سه قلوها وجود ندارد، یعنی اطلاعات به طور مداوم خوانده می شود.

3. گسسته- یک نوکلئوتید نمی تواند همزمان بخشی از دو یا چند سه قلو باشد.

4. اختصاصی- یک کدون خاص فقط مربوط به یک اسید آمینه است.

5. انحطاط (زیادی)- چندین کدون می توانند با یک اسید آمینه مشابه مطابقت داشته باشند.

6. تطبیق پذیری - کد ژنتیکیدر ارگانیسم هایی با سطوح مختلف پیچیدگی یکسان عمل می کند - از ویروس ها گرفته تا انسان ها. (روش های مهندسی ژنتیک بر این اساس است)

3) رونویسی - فرآیند سنتز RNA با استفاده از DNA به عنوان یک الگو که در تمام سلول های زنده رخ می دهد. به عبارت دیگر انتقال اطلاعات ژنتیکی از DNA به RNA است.

رونویسی توسط آنزیم RNA پلیمراز وابسته به DNA کاتالیز می شود. فرآیند سنتز RNA در جهت از انتهای 5 اینچ به 3 اینچ ادامه می یابد، یعنی در امتداد رشته الگوی DNA، RNA پلیمراز در جهت 3"->5" حرکت می کند.

رونویسی شامل مراحل شروع، ازدیاد طول و خاتمه است.

شروع رونویسی- یک فرآیند پیچیده که به توالی DNA در نزدیکی توالی رونویسی شده (و در یوکاریوت ها همچنین در قسمت های دورتر ژنوم - تقویت کننده ها و خاموش کننده ها) و به وجود یا عدم وجود فاکتورهای پروتئینی مختلف بستگی دارد.

ازدیاد طول- باز شدن بیشتر DNA و سنتز RNA در طول زنجیره کدکننده ادامه دارد. مانند سنتز DNA در جهت 5-3 رخ می دهد

خاتمه دادن- به محض اینکه پلیمراز به ترمیناتور رسید، بلافاصله از DNA جدا می شود، هیبرید DNA-RNA محلی از بین می رود و RNA جدید سنتز شده از هسته به سیتوپلاسم منتقل می شود و رونویسی کامل می شود.

در حال پردازش- مجموعه ای از واکنش ها که منجر به تبدیل محصولات اولیه رونویسی و ترجمه به مولکول های فعال می شود. مولکول های پیش ساز غیر فعال عملکردی در معرض P قرار می گیرند. اسیدهای ریبونوکلئیک (tRNA، rRNA، mRNA) و بسیاری دیگر. پروتئین ها

در فرآیند سنتز آنزیم های کاتابولیک (تجزیه سوبستراها)، سنتز القایی آنزیم ها در پروکاریوت ها اتفاق می افتد. این به سلول این فرصت را می دهد تا با شرایط محیطی سازگار شود و در صورت از بین رفتن نیاز، با متوقف کردن سنتز آنزیم مربوطه در انرژی صرفه جویی کند.
برای القای سنتز آنزیم های کاتابولیک، شرایط زیر لازم است:

1. آنزیم تنها زمانی سنتز می شود که تجزیه سوبسترای مربوطه برای سلول ضروری باشد.
2. غلظت سوبسترا در محیط قبل از تشکیل آنزیم مربوطه باید از حد معینی تجاوز کند.
مکانیسم تنظیم بیان ژن در اشریشیا کلی با استفاده از مثال اپرون لاک که سنتز سه آنزیم کاتابولیک را کنترل می کند که لاکتوز را تجزیه می کنند، به بهترین وجه مورد مطالعه قرار می گیرد. اگر مقدار زیادی گلوکز و لاکتوز کمی در سلول وجود داشته باشد، پروموتر غیر فعال می ماند و پروتئین سرکوبگر روی اپراتور قرار می گیرد - رونویسی اپرون لاک مسدود می شود. هنگامی که مقدار گلوکز در محیط و در نتیجه در سلول کاهش می یابد و لاکتوز افزایش می یابد، رویدادهای زیر رخ می دهد: مقدار آدنوزین مونوفسفات حلقوی افزایش می یابد، به پروتئین CAP متصل می شود - این کمپلکس پروموتوری را فعال می کند که RNA پلیمراز به آن می پردازد. مقید می کند؛ در همان زمان، لاکتوز اضافی به پروتئین رپرسور متصل می شود و اپراتور را از آن آزاد می کند - مسیر برای RNA پلیمراز باز است، رونویسی ژن های ساختاری اپرون لاک آغاز می شود. لاکتوز به عنوان یک محرک سنتز آنزیم هایی عمل می کند که آن را تجزیه می کنند.

5) تنظیم بیان ژن در یوکاریوت هابسیار پیچیده تر است. انواع مختلف سلول های یک ارگانیسم یوکاریوتی چند سلولی تعدادی پروتئین یکسان را سنتز می کنند و در عین حال در مجموعه ای از پروتئین های خاص سلول های یک نوع خاص با یکدیگر متفاوت هستند. سطح تولید بستگی به نوع سلول و همچنین مرحله رشد ارگانیسم دارد. تنظیم بیان ژن در سطوح سلولی و ارگانیسمی انجام می شود. ژن های سلول های یوکاریوتی به دو دسته تقسیم می شوند دوانواع اصلی: اولی جهانی بودن عملکردهای سلولی را تعیین می کند، دومی عملکردهای تخصصی سلولی را تعیین می کند (تعیین می کند). توابع ژن گروه اولبه نظر می رسد در تمام سلول ها. برای انجام عملکردهای متمایز، سلول های تخصصی باید مجموعه خاصی از ژن ها را بیان کنند.
کروموزوم ها، ژن ها و اپرون های سلول های یوکاریوتی دارای تعدادی ویژگی ساختاری و عملکردی هستند که پیچیدگی بیان ژن را توضیح می دهد.
1. اپرون های سلول های یوکاریوتی دارای چندین ژن - تنظیم کننده هستند که می توانند بر روی کروموزوم های مختلف قرار گیرند.
2. ژن‌های ساختاری که سنتز آنزیم‌های یک فرآیند بیوشیمیایی را کنترل می‌کنند، می‌توانند در چند اپرون متمرکز شوند که نه تنها در یک مولکول DNA، بلکه در چندین مولکول نیز قرار دارند.
3. توالی پیچیده یک مولکول DNA. بخش های آموزنده و غیر آموزنده، توالی های نوکلئوتیدی آموزنده منحصر به فرد و مکرر وجود دارد.
4. ژن های یوکاریوتی از اگزون ها و اینترون ها تشکیل شده اند و بلوغ mRNA با برداشتن اینترون ها از رونوشت های RNA اولیه مربوطه (pro-RNA) همراه است. پیوند دادن
5. فرآیند رونویسی ژن به وضعیت کروماتین بستگی دارد. تراکم محلی DNA به طور کامل سنتز RNA را مسدود می کند.
6. رونویسی در سلول های یوکاریوتی همیشه با ترجمه همراه نیست. mRNA سنتز شده را می توان برای مدت طولانی در قالب اطلاعاتیوزوم ذخیره کرد. رونویسی و ترجمه در بخش های مختلف انجام می شود.
7. برخی از ژن های یوکاریوتی دارای محلی سازی ناسازگار هستند (ژن های ناپایدار یا ترانسپوزون).
8. روش های زیست شناسی مولکولی اثر بازدارندگی پروتئین های هیستون را بر سنتز mRNA نشان داده است.
9. در طول رشد و تمایز اندام ها، فعالیت ژن بستگی به هورمون هایی دارد که در بدن در گردش هستند و باعث ایجاد واکنش های خاص در سلول های خاص می شوند. در پستانداران، عملکرد هورمون های جنسی مهم است.
10. در یوکاریوت ها در هر مرحله از انتوژنز 10-5 درصد ژن ها بیان می شود، بقیه باید مسدود شوند.

6) ترمیم مواد ژنتیکی

ترمیم ژنتیکی- فرآیند از بین بردن آسیب ژنتیکی و بازیابی دستگاه ارثی که در سلول های موجودات زنده تحت تأثیر آنزیم های خاص رخ می دهد. توانایی سلول ها در ترمیم آسیب های ژنتیکی اولین بار در سال 1949 توسط ژنتیک آمریکایی A. Kellner کشف شد. تعمیر- عملکرد ویژه سلول ها، که شامل توانایی اصلاح آسیب های شیمیایی و شکستن مولکول های DNA آسیب دیده در طول بیوسنتز طبیعی DNA در سلول یا در نتیجه قرار گرفتن در معرض عوامل فیزیکی یا شیمیایی است. توسط سیستم های آنزیمی خاص سلول انجام می شود. تعدادی از بیماری های ارثی (به عنوان مثال، خشکی پوست) با اختلالات سیستم ترمیم مرتبط است.

انواع غرامت:

ترمیم مستقیم ساده ترین راه برای از بین بردن آسیب در DNA است که معمولاً شامل آنزیم های خاصی است که می توانند به سرعت (معمولاً در یک مرحله) آسیب مربوطه را از بین ببرند و ساختار اصلی نوکلئوتیدها را بازیابی کنند. به عنوان مثال، این مورد در مورد متیل ترانسفراز DNA O6-methylguanine است که یک گروه متیل را از یک پایه نیتروژنی بر روی یکی از باقی مانده های سیستئین خود حذف می کند.

در متابولیسم بدن نقش رهبری متعلق به پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک است.
مواد پروتئینی اساس تمام ساختارهای سلولی حیاتی را تشکیل می دهند، واکنش پذیری غیرمعمول بالایی دارند و دارای عملکردهای کاتالیزوری هستند.
اسیدهای نوکلئیک بخشی از مهم ترین اندام سلول - هسته، و همچنین سیتوپلاسم، ریبوزوم ها، میتوکندری ها و غیره هستند.

طرحسنتز پروتئین در هسته سلول ذخیره می شود و سنتز مستقیم در خارج از هسته اتفاق می افتد، بنابراین لازم است خدمات تحویلکدگذاری شده است طرح از هسته تا محل سنتز. این سرویس تحویل توسط مولکول های RNA انجام می شود.

فرآیند در شروع می شود هسته سلول ها: بخشی از "نردبان" DNA باز می شود و باز می شود. به لطف این، حروف RNA با حروف باز DNA یکی از رشته های DNA پیوند ایجاد می کنند. آنزیم حروف RNA را انتقال می دهد تا آنها را به یک رشته بپیوندد. اینگونه است که حروف DNA به حروف RNA "بازنویسی" می شوند. زنجیره RNA تازه تشکیل شده جدا می شود و "نردبان" DNA دوباره می پیچد. فرآیند خواندن اطلاعات از DNA و سنتز آن با استفاده از ماتریس RNA آن نامیده می شود رونویسی ، و RNA سنتز شده را پیام رسان یا می نامند mRNA .

پس از اصلاحات بیشتر، این نوع mRNA کدگذاری شده آماده است. mRNA از هسته بیرون می آیدو به محل سنتز پروتئین می رود، جایی که حروف mRNA رمزگشایی می شود. هر مجموعه از سه حرف i-RNA یک "حرف" را تشکیل می دهد که نشان دهنده یک اسید آمینه خاص است.

نوع دیگری از RNA این اسید آمینه را پیدا کرده و با کمک آنزیمی آن را گرفته و به محل سنتز پروتئین می رساند. این RNA RNA انتقالی یا t-RNA نامیده می شود. با خواندن و ترجمه پیام mRNA، زنجیره اسیدهای آمینه رشد می کند. این زنجیره به شکلی منحصر به فرد می پیچد و تا می شود و یک نوع پروتئین ایجاد می کند. حتی فرآیند تا کردن پروتئین نیز قابل توجه است: برای محاسبه همه چیز به رایانه نیاز است گزینه هاتا کردن یک پروتئین با اندازه متوسط ​​متشکل از 100 اسید آمینه 1027 (!) سال طول می کشد. و بیش از یک ثانیه طول نمی کشد تا زنجیره ای متشکل از 20 اسید آمینه در بدن تشکیل شود و این فرآیند به طور مداوم در تمام سلول های بدن اتفاق می افتد.

ژن ها، کد ژنتیکی و خواص آن.

حدود 7 میلیارد نفر روی زمین زندگی می کنند. جدا از 25 تا 30 میلیون جفت دوقلوهای همسان، از نظر ژنتیکی همه مردم متفاوت هستند : هر کس منحصر به فرد است، ویژگی های ارثی، ویژگی های شخصیتی، توانایی ها و خلق و خوی منحصر به فردی دارد.

این تفاوت ها توضیح داده شده است تفاوت در ژنوتیپ ها- مجموعه ای از ژن های ارگانیسم؛ هر کدام منحصر به فرد است. ویژگی های ژنتیکی یک ارگانیسم خاص تجسم می یابد در پروتئین ها - بنابراین، ساختار پروتئین یک فرد، هرچند بسیار اندک، با پروتئین فرد دیگر متفاوت است.

به این معنا نیستکه هیچ دو نفر پروتئین دقیقاً یکسان ندارند. پروتئین هایی که عملکردهای یکسانی دارند ممکن است یکسان باشند یا فقط یک یا دو اسید آمینه با یکدیگر متفاوت باشند. ولی وجود ندارد بر روی زمین از مردم (به استثنای دوقلوهای همسان) که تمام پروتئین های خود را دارند همان هستند .

اطلاعات ساختار اولیه پروتئینکدگذاری شده به عنوان دنباله ای از نوکلئوتیدها در بخشی از یک مولکول DNA، ژن - واحد اطلاعات ارثی یک موجود زنده. هر مولکول DNA حاوی ژن های زیادی است. مجموع تمام ژن های یک موجود زنده آن را تشکیل می دهد ژنوتیپ . بدین ترتیب،

ژن واحدی از اطلاعات ارثی یک موجود زنده است که مربوط به بخش جداگانه ای از DNA است

کدگذاری اطلاعات ارثی با استفاده از کد ژنتیکی ، که برای همه موجودات جهانی است و فقط در تناوب نوکلئوتیدهایی که ژن ها را تشکیل می دهند و پروتئین های موجودات خاص را رمزگذاری می کنند متفاوت است.

کد ژنتیکی شامل سه قلو (سه قلو) از نوکلئوتیدهای DNA، ترکیب شده در توالی های مختلف (AAT، HCA، ACG، THC، و غیره)، که هر کدام یک اسید آمینه خاص (که در زنجیره پلی پپتیدی ساخته خواهد شد) رمزگذاری می کند.

در حقیقت کد شمارش می کند توالی نوکلئوتیدها در یک مولکول mRNA ، زیرا اطلاعات را از DNA حذف می کند (فرایند رونویسی ها ) و آن را به دنباله ای از اسیدهای آمینه در مولکول های پروتئین های سنتز شده ترجمه می کند (فرایند پخش می کند ).
ترکیب mRNA شامل نوکلئوتیدهای A-C-G-U است که سه قلوهای آن نامیده می شوند کدون ها : یک سه گانه روی DNA CGT روی i-RNA به یک GCA سه گانه تبدیل می شود و یک DNA سه گانه AAG به یک UUC سه گانه تبدیل می شود. دقیقا کدون های mRNA کد ژنتیکی در پرونده منعکس می شود.

بدین ترتیب، کد ژنتیکی - یک سیستم یکپارچه برای ثبت اطلاعات ارثی در مولکول های اسید نوکلئیک به شکل دنباله ای از نوکلئوتیدها . کد ژنتیکی مبتنی بر استفاده از الفبای متشکل از چهار حرف نوکلئوتید است که با پایه های نیتروژنی متمایز می شوند: A، T، G، C.

ویژگی های اساسی کد ژنتیکی:

1. کد ژنتیکی سه قلو. سه گانه (کدون) دنباله ای از سه نوکلئوتید است که یک اسید آمینه را کد می کند. از آنجایی که پروتئین ها حاوی 20 اسید آمینه هستند، بدیهی است که هر یک از آنها نمی توانند توسط یک نوکلئوتید رمزگذاری شوند. از آنجایی که تنها چهار نوع نوکلئوتید در DNA وجود دارد، در این مورد 16 اسید آمینه بدون کد باقی می مانند.). دو نوکلئوتید نیز برای رمزگذاری اسیدهای آمینه کافی نیستند، زیرا در این حالت فقط 16 اسید آمینه می توانند رمزگذاری شوند. این بدان معناست که کمترین تعداد نوکلئوتیدهایی که یک اسید آمینه را کد می کنند باید حداقل سه باشد. در این حالت، تعداد سه گانه نوکلئوتیدی ممکن 43 = 64 است.

2. افزونگی (انحطاط)این کد نتیجه ماهیت سه گانه آن است و به این معنی است که یک اسید آمینه می تواند توسط چندین سه قلو رمزگذاری شود (از آنجایی که 20 اسید آمینه و 64 سه قلو وجود دارد) به استثنای متیونین و تریپتوفان که تنها توسط یک سه قلو کدگذاری می شوند. علاوه بر این، برخی از سه قلوها عملکردهای خاصی را انجام می دهند: در یک مولکول mRNA، سه قلوهای UAA، UAG، UGA کدون های توقف هستند، به عنوان مثال. متوقف کردن- سیگنال هایی که سنتز زنجیره پلی پپتیدی را متوقف می کنند. سه گانه مربوط به متیونین (AUG) که در ابتدای زنجیره DNA قرار دارد، یک اسید آمینه را کد نمی کند، اما عملکرد شروع خواندن (هیجان انگیز) را انجام می دهد.

3. عدم ابهام کد - همزمان با افزونگی، کد دارای خاصیت است عدم ابهام : هر کدون فقط مطابقت دارد یکییک اسید آمینه خاص

4. خط خطی کد، یعنی توالی نوکلئوتیدی در یک ژن دقیقامربوط به توالی اسیدهای آمینه در یک پروتئین است.

5. کد ژنتیکی غیر همپوشانی و فشرده ، یعنی حاوی "علائم نگارشی" نیست. این بدان معنی است که فرآیند خواندن امکان همپوشانی ستون ها (سه گانه) را نمی دهد و با شروع از یک کدون خاص، خواندن به طور مداوم، سه تایی پس از سه گانه ادامه می یابد تا اینکه متوقف کردن-سیگنال ها ( کدون ها را متوقف کنید).

6. کد ژنتیکی جهانی یعنی ژن های هسته ای همه موجودات بدون توجه به سطح سازماندهی و موقعیت سیستماتیک این موجودات، اطلاعات مربوط به پروتئین ها را به یک شکل رمزگذاری می کنند.

وجود داشته باشد جداول کد ژنتیکی برای رمزگشایی کدون ها mRNA و ساخت زنجیره های مولکول های پروتئین.

واکنش های سنتز ماتریس

واکنش های ناشناخته در طبیعت بی جان در سیستم های زنده رخ می دهد - واکنش های سنتز ماتریس

اصطلاح "ماتریس"در فناوری، قالبی را برای ریخته‌گری سکه‌ها، مدال‌ها و فونت‌های چاپی تعیین می‌کنند: فلز سخت شده دقیقاً تمام جزئیات قالب مورد استفاده برای ریخته‌گری را بازتولید می‌کند. سنتز ماتریسشبیه ریخته‌گری روی یک ماتریس است: مولکول‌های جدید دقیقاً مطابق با طرح تعیین شده در ساختار مولکول‌های موجود سنتز می‌شوند.

اصل ماتریس نهفته است در هستهمهم‌ترین واکنش‌های مصنوعی سلول، مانند سنتز اسیدهای نوکلئیک و پروتئین‌ها. این واکنش ها توالی دقیق و کاملاً خاص واحدهای مونومر در پلیمرهای سنتز شده را تضمین می کند.

در اینجا اقدام جهت دار در حال انجام است. کشیدن مونومرها به یک مکان خاصسلول‌ها - به مولکول‌هایی تبدیل می‌شوند که به عنوان ماتریکسی عمل می‌کنند که در آن واکنش انجام می‌شود. اگر چنین واکنش هایی در نتیجه برخورد تصادفی مولکول ها رخ می داد، بی نهایت آهسته پیش می رفت. سنتز مولکول های پیچیده بر اساس اصل الگو به سرعت و با دقت انجام می شود. نقش ماتریس ماکرومولکول های اسیدهای نوکلئیک در واکنش های ماتریکس ایفای نقش می کنند DNA یا RNA .

مولکول های مونومرکه پلیمر از آن سنتز می شود - نوکلئوتیدها یا اسیدهای آمینه - مطابق با اصل مکمل بودن، به ترتیب مشخص و کاملاً مشخص روی ماتریس قرار گرفته و ثابت می شوند.

سپس این اتفاق می افتد "پیوند متقاطع" واحدهای مونومر به یک زنجیره پلیمری، و پلیمر تمام شده از ماتریس تخلیه می شود.

بعد از آن ماتریس آماده استبرای مونتاژ یک مولکول پلیمری جدید. واضح است که همانطور که روی یک قالب معین فقط می توان یک سکه یا یک حرف ریخته شد، روی یک مولکول ماتریس معین نیز فقط یک پلیمر می تواند "مونتاژ" شود.

نوع واکنش ماتریسی- یک ویژگی خاص از شیمی سیستم های زنده. آنها اساس خاصیت اساسی همه موجودات زنده هستند - توانایی آن برای بازتولید نوع خود.

واکنش های سنتز الگو

1. همانندسازی DNA - همانند سازی (از لاتین replicatio - تجدید) - فرآیند سنتز یک مولکول دختر اسید دئوکسی ریبونوکلئیک روی ماتریس مولکول DNA مادر. در طول تقسیم بعدی سلول مادر، هر سلول دختر یک کپی از یک مولکول DNA دریافت می کند که مشابه DNA سلول مادر اصلی است. این فرآیند تضمین می کند که اطلاعات ژنتیکی به طور دقیق از نسلی به نسل دیگر منتقل می شود. تکثیر DNA توسط یک کمپلکس آنزیمی پیچیده متشکل از 15-20 پروتئین مختلف انجام می شود که به آن می گویند پاسخگو . ماده برای سنتز نوکلئوتیدهای آزاد موجود در سیتوپلاسم سلول است. معنای بیولوژیکی همانند سازی در انتقال دقیق اطلاعات ارثی از مولکول مادر به مولکول های دختر نهفته است که معمولاً در هنگام تقسیم سلول های جسمی اتفاق می افتد.

یک مولکول DNA از دو رشته مکمل تشکیل شده است. این زنجیره ها توسط پیوندهای هیدروژنی ضعیفی که می توانند توسط آنزیم ها شکسته شوند به هم متصل می شوند. مولکول DNA قادر به تکرار خود (تکثیر) است و روی هر نیمه قدیمی مولکول یک نیمه جدید سنتز می شود.
علاوه بر این، یک مولکول mRNA را می توان روی یک مولکول DNA سنتز کرد، که سپس اطلاعات دریافت شده از DNA را به محل سنتز پروتئین منتقل می کند.

انتقال اطلاعات و سنتز پروتئین بر اساس یک اصل ماتریسی، قابل مقایسه با عملکرد یک ماشین چاپ در یک چاپخانه انجام می شود. اطلاعات DNA بارها کپی می شود. اگر در حین کپی خطا رخ دهد، در تمام کپی های بعدی تکرار خواهد شد.

درست است، برخی از خطاها هنگام کپی کردن اطلاعات با یک مولکول DNA قابل اصلاح هستند - فرآیند حذف خطا نامیده می شود جبران خسارت. اولین واکنش در فرآیند انتقال اطلاعات، همانندسازی مولکول DNA و سنتز زنجیره های DNA جدید است.

2. رونویسی (از رونوشت لاتین - بازنویسی) - فرآیند سنتز RNA با استفاده از DNA به عنوان یک الگو که در تمام سلول های زنده رخ می دهد. به عبارت دیگر انتقال اطلاعات ژنتیکی از DNA به RNA است.

رونویسی توسط آنزیم RNA پلیمراز وابسته به DNA کاتالیز می شود. RNA پلیمراز در طول مولکول DNA در جهت 3" → 5" حرکت می کند. رونویسی شامل مراحل است شروع، ازدیاد طول و خاتمه . واحد رونویسی یک اپرون است، قطعه ای از یک مولکول DNA متشکل از پروموتر، قسمت رونویسی شده و پایان دهنده . mRNA از یک زنجیره تشکیل شده است و بر روی DNA مطابق با قانون مکمل بودن با مشارکت آنزیمی که ابتدا و انتهای سنتز مولکول mRNA را فعال می کند، سنتز می شود.

مولکول mRNA تمام شده وارد سیتوپلاسم روی ریبوزوم ها می شود، جایی که سنتز زنجیره های پلی پپتیدی اتفاق می افتد.

3. پخش (از لات ترجمه- انتقال، حرکت) - فرآیند سنتز پروتئین از اسیدهای آمینه بر روی یک ماتریس اطلاعات (پیام رسان) RNA (mRNA، mRNA)، که توسط ریبوزوم انجام می شود. به عبارت دیگر، این فرآیند ترجمه اطلاعات موجود در توالی نوکلئوتیدهای mRNA به دنباله اسیدهای آمینه در پلی پپتید است.

4. رونویسی معکوس فرآیند تشکیل DNA دو رشته ای بر اساس اطلاعات RNA تک رشته ای است. این فرآیند رونویسی معکوس نامیده می شود، زیرا انتقال اطلاعات ژنتیکی در جهت "معکوس" نسبت به رونویسی رخ می دهد. ایده رونویسی معکوس در ابتدا بسیار منفور بود زیرا با عقاید اصلی زیست‌شناسی مولکولی که فرض می‌کرد DNA به RNA رونویسی می‌شود و سپس به پروتئین ترجمه می‌شود، در تضاد بود.

با این حال، در سال 1970، Temin و بالتیمور به طور مستقل آنزیمی به نام کشف کردند ترانس کریپتاز معکوس (ریورتاز) و امکان رونویسی معکوس در نهایت تایید شد. در سال 1975، تمین و بالتیمور جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی را دریافت کردند. برخی از ویروس ها (مانند ویروس نقص ایمنی انسانی که باعث عفونت HIV می شود) توانایی رونویسی RNA به DNA را دارند. HIV دارای ژنوم RNA است که در DNA ادغام شده است. در نتیجه DNA ویروس را می توان با ژنوم سلول میزبان ترکیب کرد. آنزیم اصلی مسئول سنتز DNA از RNA نام دارد معکوس کردن. یکی از کارکردهای Reversease ایجاد کردن است DNA مکمل (cDNA) از ژنوم ویروس. آنزیم ریبونوکلئاز مرتبط RNA را می شکافد، و reversease cDNA را از مارپیچ دوگانه DNA سنتز می کند. cDNA توسط اینتگراز به ژنوم سلول میزبان ادغام می شود. نتیجه این است سنتز پروتئین های ویروسی توسط سلول میزبان، که ویروس های جدید را تشکیل می دهند. در مورد HIV، آپوپتوز (مرگ سلولی) لنفوسیت های T نیز برنامه ریزی شده است. در موارد دیگر، سلول ممکن است توزیع کننده ویروس ها باقی بماند.

توالی واکنش های ماتریکس در طول بیوسنتز پروتئین را می توان در قالب یک نمودار نشان داد.

بدین ترتیب، بیوسنتز پروتئین- این یکی از انواع تبادل پلاستیک است که در طی آن اطلاعات ارثی رمزگذاری شده در ژن های DNA به دنباله خاصی از اسیدهای آمینه در مولکول های پروتئین وارد می شود.

مولکول های پروتئین اساسا هستند زنجیره های پلی پپتیدیاز اسیدهای آمینه مجزا تشکیل شده است. اما اسیدهای آمینه به اندازه کافی فعال نیستند که به تنهایی با یکدیگر ترکیب شوند. بنابراین، قبل از اینکه آنها با یکدیگر ترکیب شوند و یک مولکول پروتئین تشکیل دهند، اسیدهای آمینه باید فعال کردن . این فعال سازی تحت عمل آنزیم های خاص رخ می دهد.

در نتیجه فعال شدن، اسید آمینه حساس تر می شود و تحت تأثیر همان آنزیم به t- متصل می شود. RNA. هر اسید آمینه مربوط به یک t- کاملاً خاص است. RNA، که اسید آمینه "خود" را پیدا می کند و نقل و انتقالاتآن را وارد ریبوزوم می کند.

در نتیجه، مختلف آمینو اسیدهای فعال ترکیب شده با خود T- RNA. ریبوزوم شبیه است نوار نقالهبرای جمع آوری یک زنجیره پروتئینی از اسیدهای آمینه مختلف عرضه شده به آن.

همزمان با t-RNA، که اسید آمینه خود روی آن «نشسته»، علامت"از DNA موجود در هسته. مطابق با این سیگنال، یک یا آن پروتئین در ریبوزوم سنتز می شود.

تأثیر هدایت کننده DNA بر سنتز پروتئین به طور مستقیم انجام نمی شود، اما با کمک یک واسطه خاص - ماتریسیا RNA پیام رسان (m-RNAیا mRNA) که در هسته سنتز می شود e تحت تأثیر DNA است، بنابراین ترکیب آن منعکس کننده ترکیب DNA است. مولکول RNA مانند قالبی از شکل DNA است. mRNA سنتز شده وارد ریبوزوم شده و آن را به این ساختار منتقل می کند طرح- آمینو اسیدهای فعال شده وارد ریبوزوم به چه ترتیبی باید با یکدیگر ترکیب شوند تا پروتئین خاصی ساخته شود؟ در غیر این صورت، اطلاعات ژنتیکی رمزگذاری شده در DNA به mRNA و سپس به پروتئین منتقل می شود.

مولکول mRNA وارد ریبوزوم می شود و بخیه هااو آن بخش از آن که در حال حاضر در ریبوزوم قرار دارد مشخص می شود کدون (سه گانه)، به شیوه ای کاملاً خاص با آنهایی که از نظر ساختاری شبیه به آن هستند تعامل دارد سه قلو (آنتیکودون)در انتقال RNA، که اسید آمینه را به ریبوزوم آورد.

RNA انتقالی با آمینو اسید خود با کدون خاصی از mRNA مطابقت دارد و متصل می کندبا او؛ به بخش مجاور mRNA بعدی tRNA دیگری با اسید آمینه متفاوت اضافه می شودو به همین ترتیب تا زمانی که کل زنجیره i-RNA خوانده شود، تا زمانی که تمام اسیدهای آمینه به ترتیب مناسب کاهش یافته و یک مولکول پروتئین تشکیل شود. و tRNA که اسید آمینه را به بخش خاصی از زنجیره پلی پپتیدی می رساند، از اسید آمینه خود آزاد می شودو از ریبوزوم خارج می شود.

سپس دوباره در سیتوپلاسم، اسید آمینه مورد نظر می تواند به آن بپیوندد و دوباره آن را به ریبوزوم منتقل کند. در فرآیند سنتز پروتئین، نه یک، بلکه چندین ریبوزوم - پلی ریبوزوم - به طور همزمان درگیر هستند.

مراحل اصلی انتقال اطلاعات ژنتیکی:

1. سنتز روی DNA به عنوان الگویی برای mRNA (رونویسی)
2. سنتز یک زنجیره پلی پپتیدی در ریبوزوم ها طبق برنامه موجود در mRNA (ترجمه) .

مراحل برای همه موجودات زنده جهانی است، اما روابط زمانی و مکانی این فرآیندها در طرفداران و یوکاریوت ها متفاوت است.

U پروکاریوترونویسی و ترجمه می توانند به طور همزمان اتفاق بیفتند زیرا DNA در سیتوپلاسم قرار دارد. U یوکاریوت هارونویسی و ترجمه از نظر مکان و زمان کاملاً از هم جدا هستند: سنتز RNA های مختلف در هسته اتفاق می افتد و پس از آن مولکول های RNA باید با عبور از غشای هسته از هسته خارج شوند. سپس RNA ها در سیتوپلاسم به محل سنتز پروتئین منتقل می شوند.

تمام ویژگی های مورفولوژیکی، تشریحی و عملکردی هر سلول زنده و ارگانیسم به طور کلی توسط ساختار پروتئین های خاصی که سلول ها را می سازند تعیین می شود. توانایی سنتز فقط پروتئین های کاملاً تعریف شده یک ویژگی ارثی موجودات است. توالی اسیدهای آمینه در زنجیره پلی پپتیدی - ساختار اولیه پروتئین که خواص بیولوژیکی آن به آن بستگی دارد - توسط توالی نوکلئوتیدها در مولکول های DNA تعیین می شود. دومی نگهدارنده اطلاعات ارثی در سلول ها است.

توالی نوکلئوتیدها در زنجیره پلی نوکلئوتیدی DNA برای هر سلول بسیار خاص است و نشان دهنده کد ژنتیکی، که از طریق آن اطلاعات مربوط به سنتز پروتئین های خاص ثبت می شود. این بدان معنی است که در DNA، هر پیام با یک دنباله خاص از چهار کاراکتر - A، G، T، C رمزگذاری می شود، همانطور که یک پیام نوشته شده با کاراکترهای (حروف) الفبا یا کد مورس رمزگذاری می شود. کد ژنتیکی است سه قلو، یعنی هر اسید آمینه توسط ترکیب شناخته شده ای از سه نوکلئوتید مجاور کدگذاری می شود که به نام کدون. به راحتی می توان محاسبه کرد که تعداد ترکیبات ممکن از چهار نوکلئوتید در سه عدد 64 خواهد بود.

معلوم شد که کد است چندگانهیا "دژنراته"، یعنی همان اسید آمینه را می توان توسط چندین کدون سه گانه (از 2 تا b) رمزگذاری کرد، در حالی که هر سه گانه فقط یک اسید آمینه را رمزگذاری می کند، به عنوان مثال، در زبان RNA پیام رسان:

• فنیل آلانین - UUU، UUC؛
• ایزولوسین - AUC، AUC، AUA؛
• پرولین - CCU، CCC، CCA، CCG؛
• سرین - UCU، UCC، UCA، UCG، AGU، AGC.

جدا از این، کد است غیر همپوشانی، t.s. یک نوکلئوتید نمی تواند به طور همزمان بخشی از دو سه قلوهای همسایه باشد. و در نهایت، این کد کاما ندارد، به این معنی که اگر یک نوکلئوتید گم شده باشد، در هنگام خواندن آن، نزدیکترین نوکلئوتید از کدون همسایه جای آن را می گیرد که کل ترتیب خواندن را تغییر می دهد. بنابراین، خواندن صحیح کد از RNA پیام رسان در صورتی که از یک نقطه کاملاً تعریف شده خوانده شود، توسط مخابرات تضمین می شود. کدون های آغازین در مولکول و RNA سه قلوهای AUG و GU G هستند.

کد نوکلئوتیدی برای همه موجودات زنده و ویروس ها جهانی است: سه قلوهای یکسان برای اسیدهای آمینه یکسان کد می کنند. این کشف نشان دهنده گامی جدی به سوی درک عمیق تر از جوهر ماده زنده است، زیرا جهانی بودن کد ژنتیکی نشان دهنده وحدت منشأ همه موجودات زنده است. تا به امروز، سه قلوها برای تمام 20 اسید آمینه که پروتئین های طبیعی را تشکیل می دهند، رمزگشایی شده اند. بنابراین، با دانستن ترتیب سه قلوها در یک مولکول DNA (کد ژنتیکی)، می توان ترتیب اسیدهای آمینه را در یک پروتئین تعیین کرد.

یک مولکول DNA می تواند توالی اسید آمینه را برای بسیاری از پروتئین ها رمزگذاری کند. بخش عملکردی یک مولکول DNA که حامل اطلاعاتی در مورد ساختار یک پلی پپتید یا مولکول RNA است، نامیده می شود. ژنوم. ژن‌های ساختاری هستند که اطلاعات مربوط به سنتز پروتئین‌های ساختاری و آنزیمی را کد می‌کنند و ژن‌هایی با اطلاعات سنتز tRNA، rRNA و غیره.

در هر سلول و ارگانیسم، تمام ویژگی های تشریحی، مورفولوژیکی و عملکردی توسط ساختار پروتئین های تشکیل دهنده آنها تعیین می شود. خاصیت ارثی بدن توانایی سنتز پروتئین های خاص است. اسیدهای آمینه در یک زنجیره پلی پپتیدی قرار دارند که ویژگی های بیولوژیکی به آن بستگی دارد.
هر سلول دارای توالی نوکلئوتیدهای خاص خود در زنجیره پلی نوکلئوتیدی DNA است. این کد ژنتیکی DNA است. از طریق آن، اطلاعات مربوط به سنتز پروتئین های خاص ثبت می شود. این مقاله توضیح می دهد که کد ژنتیکی چیست، خواص و اطلاعات ژنتیکی آن چیست.

کمی تاریخچه

این ایده که ممکن است یک کد ژنتیکی وجود داشته باشد توسط J. Gamow و A. Down در اواسط قرن بیستم فرموله شد. آنها توضیح دادند که توالی نوکلئوتیدی مسئول سنتز یک اسید آمینه خاص شامل حداقل سه واحد است. بعداً آنها تعداد دقیق سه نوکلئوتید را ثابت کردند (این واحد کد ژنتیکی است) که سه گانه یا کدون نامیده می شد. در کل شصت و چهار نوکلئوتید وجود دارد، زیرا مولکول اسیدی که RNA در آن رخ می دهد از چهار باقی مانده نوکلئوتید مختلف تشکیل شده است.

کد ژنتیکی چیست؟

روش رمزگذاری توالی پروتئین های اسید آمینه به دلیل توالی نوکلئوتیدها مشخصه تمام سلول ها و موجودات زنده است. این همان کد ژنتیکی است.
در DNA چهار نوکلئوتید وجود دارد:

• آدنین - A;
• گوانین - G;
• سیتوزین - C;
• تیمین - T.

آنها با حروف لاتین بزرگ یا (در ادبیات روسی زبان) روسی نشان داده می شوند.
RNA همچنین شامل چهار نوکلئوتید است، اما یکی از آنها با DNA متفاوت است:

• آدنین - A;
• گوانین - G;
• سیتوزین - C;
• اوراسیل - U.

همه نوکلئوتیدها به صورت زنجیره ای مرتب شده اند که DNA دارای یک مارپیچ دوگانه و RNA دارای یک مارپیچ منفرد است.
پروتئین ها در جایی ساخته می شوند که در یک توالی خاص قرار دارند و خواص بیولوژیکی آن را تعیین می کنند.

ویژگی های کد ژنتیکی

سه گانه. یک واحد کد ژنتیکی از سه حرف تشکیل شده است که سه تایی است. این بدان معنی است که بیست اسید آمینه موجود توسط سه نوکلئوتید خاص به نام کدون یا تریپت کدگذاری می شوند. شصت و چهار ترکیب وجود دارد که می توان از چهار نوکلئوتید ایجاد کرد. این مقدار بیش از اندازه کافی برای رمزگذاری بیست اسید آمینه است.
انحطاط. هر اسید آمینه با بیش از یک کدون مطابقت دارد، به استثنای متیونین و تریپتوفان.
عدم ابهام یک کدون یک اسید آمینه را کد می کند. به عنوان مثال، در ژن یک فرد سالم با اطلاعاتی در مورد هدف بتا هموگلوبین، سه گانه GAG و GAA کد A را در هر فردی که به بیماری سلول داسی شکل دارد، یک نوکلئوتید تغییر می کند.
خط خطی. توالی اسیدهای آمینه همیشه با توالی نوکلئوتیدهایی که در ژن موجود است مطابقت دارد.
کد ژنتیکی پیوسته و فشرده است، به این معنی که هیچ علامت نگارشی ندارد. یعنی با شروع از یک کدون خاص، خواندن پیوسته اتفاق می افتد. به عنوان مثال، AUGGGUGTSUUAAUGUG به صورت: AUG، GUG، TSUU، AAU، GUG خوانده می شود. اما نه AUG، UGG و غیره یا هر چیز دیگری.
تطبیق پذیری. کاملاً برای همه موجودات زمینی، از انسان گرفته تا ماهی، قارچ و باکتری، یکسان است.

جدول

همه آمینو اسیدهای موجود در جدول ارائه شده گنجانده نشده است. هیدروکسی پرولین، هیدروکسی لیزین، فسفوسرین، مشتقات ید تیروزین، سیستین و برخی دیگر وجود ندارند، زیرا آنها مشتقات سایر اسیدهای آمینه هستند که توسط m-RNA کدگذاری شده و پس از اصلاح پروتئین ها در نتیجه ترجمه تشکیل می شوند.
از خواص کد ژنتیکی مشخص است که یک کدون قادر به رمزگذاری یک اسید آمینه است. استثنا کد ژنتیکی است که عملکردهای اضافی را انجام می دهد و والین و متیونین را رمزگذاری می کند. mRNA که در ابتدای کدون قرار دارد، t-RNA را که حامل فرمیل متیون است، متصل می کند. پس از اتمام سنتز، آن را جدا کرده و باقیمانده فرمیل را با خود می برد و به باقی مانده متیونین تبدیل می شود. بنابراین، کدون های فوق آغازگر سنتز زنجیره پلی پپتیدی هستند. اگر در ابتدا نباشند، پس هیچ تفاوتی با دیگران ندارند.

اطلاعات ژنتیکی

این مفهوم به معنای برنامه ای از خواص است که از اجداد منتقل شده است. در وراثت به عنوان یک کد ژنتیکی تعبیه شده است.
کد ژنتیکی در طول سنتز پروتئین درک می شود:

• RNA پیام رسان؛
• rRNA ریبوزومی

اطلاعات از طریق ارتباط مستقیم (DNA-RNA-protein) و ارتباط معکوس (Medium-protein-DNA) منتقل می شود.
موجودات زنده می توانند آن را دریافت، ذخیره، انتقال و به بهترین نحو از آن استفاده کنند.
اطلاعاتی که به وراثت منتقل می شود، رشد یک ارگانیسم خاص را تعیین می کند. اما به دلیل تعامل با محیط، واکنش دومی مخدوش می شود که به دلیل آن تکامل و توسعه رخ می دهد. به این ترتیب اطلاعات جدیدی وارد بدن می شود.

محاسبه قوانین زیست شناسی مولکولی و کشف کد ژنتیکی نیاز به ترکیب ژنتیک با نظریه داروین را نشان داد که بر اساس آن یک نظریه ترکیبی تکامل - زیست شناسی غیر کلاسیک - پدید آمد.
وراثت، تنوع و انتخاب طبیعی داروین با انتخاب ژنتیکی تعیین شده تکمیل می شود. تکامل در سطح ژنتیکی از طریق جهش‌های تصادفی و به ارث بردن با ارزش‌ترین صفات که بیشترین سازگاری را با محیط دارند، تحقق می‌یابد.

رمزگشایی کد انسانی

در دهه نود، پروژه ژنوم انسانی راه اندازی شد که در نتیجه آن قطعات ژنوم حاوی 99.99٪ ژن های انسانی در دو هزارم کشف شد. قطعاتی که در سنتز پروتئین دخیل نیستند و کدگذاری نمی شوند ناشناخته باقی می مانند. نقش آنها در حال حاضر ناشناخته است.

آخرین بار در سال 2006 کشف شد، کروموزوم 1 طولانی ترین کروموزوم در ژنوم است. بیش از سیصد و پنجاه بیماری از جمله سرطان در نتیجه اختلالات و جهش در آن ظاهر می شود.

نقش چنین مطالعاتی را نمی توان دست بالا گرفت. هنگامی که آنها کشف کردند کد ژنتیکی چیست، مشخص شد که بر اساس چه الگوهایی رشد می کند، ساختار مورفولوژیکی، روان، استعداد ابتلا به بیماری های خاص، متابولیسم و ​​نقص افراد چگونه شکل می گیرد.

کد ژنتیکی– سیستمی برای ثبت اطلاعات ژنتیکی در DNA (RNA) به شکل توالی خاصی از نوکلئوتیدها. توالی خاصی از نوکلئوتیدها در DNA و RNA مربوط به توالی خاصی از اسیدهای آمینه در زنجیره های پلی پپتیدی پروتئین ها است. نوشتن کد با استفاده از حروف بزرگ الفبای روسی یا لاتین مرسوم است. هر نوکلئوتید با حرفی که نام پایه نیتروژنی موجود در مولکول آن شروع می شود مشخص می شود: A (A) - آدنین، G (G) - گوانین، C (C) - سیتوزین، T (T) - تیمین. در RNA به جای تیمینوراسیل - U (U). توالی نوکلئوتیدی توالی ادغام AK در پروتئین سنتز شده را تعیین می کند.

ویژگی های کد ژنتیکی:

1. سه گانه- یک واحد معنی دار کد ترکیبی از سه نوکلئوتید (سه گانه یا کدون) است.
2. تداوم- هیچ علامت نگارشی بین سه قلوها وجود ندارد، یعنی اطلاعات به طور مداوم خوانده می شود.
3. عدم همپوشانی- همان نوکلئوتید نمی تواند به طور همزمان بخشی از دو یا چند سه قلو باشد (برای برخی از ژن های همپوشانی ویروس ها، میتوکندری ها و باکتری هایی که چندین پروتئین تغییر قاب را کد می کنند مشاهده نشده است).
4. عدم ابهام(ویژگی) - یک کدون خاص فقط با یک اسید آمینه مطابقت دارد (اما کدون UGA در Euplotescrassus دو اسید آمینه - سیستئین و سلنوسیستئین را رمزگذاری می کند)
5. انحطاط(زیادی) - چندین کدون می توانند با یک اسید آمینه مشابه مطابقت داشته باشند.
6. تطبیق پذیری- کد ژنتیکی در موجودات با سطوح مختلف پیچیدگی یکسان عمل می کند - از ویروس ها گرفته تا انسان ها (روش های مهندسی ژنتیک بر این اساس است؛ تعدادی استثنا وجود دارد که در جدول در بخش "تغییرهای کد ژنتیکی استاندارد" نشان داده شده است. زیر).

شرایط بیوسنتز

بیوسنتز پروتئین به اطلاعات ژنتیکی از مولکول DNA نیاز دارد. RNA پیام رسان - حامل این اطلاعات از هسته تا محل سنتز. ریبوزوم ها - اندامک هایی که سنتز پروتئین در آنها اتفاق می افتد. مجموعه ای از اسیدهای آمینه در سیتوپلاسم؛ انتقال RNA هایی که اسیدهای آمینه را رمزگذاری می کنند و آنها را به محل سنتز روی ریبوزوم منتقل می کند. ATP ماده ای است که انرژی را برای فرآیند رمزگذاری و بیوسنتز فراهم می کند.

مراحل

رونویسی- فرآیند بیوسنتز انواع RNA در ماتریس DNA که در هسته اتفاق می افتد.

بخش خاصی از مولکول DNA از بین می رود، پیوندهای هیدروژنی بین دو زنجیره تحت تأثیر آنزیم ها از بین می روند. در یک رشته DNA، مانند یک الگو، یک کپی RNA از نوکلئوتیدها مطابق با اصل مکمل سنتز می شود. بسته به بخش DNA، RNA های ریبوزومی، حمل و نقل و پیام رسان به این روش سنتز می شوند.

پس از سنتز mRNA، از هسته خارج شده و به سیتوپلاسم فرستاده می شود و به محل سنتز پروتئین روی ریبوزوم می رسد.

پخش- فرآیند سنتز زنجیره های پلی پپتیدی که بر روی ریبوزوم ها انجام می شود، جایی که mRNA یک واسطه در انتقال اطلاعات در مورد ساختار اولیه پروتئین است.

بیوسنتز پروتئین شامل یک سری واکنش است.

1. فعال سازی و کدگذاری اسیدهای آمینه. tRNA به شکل یک برگ شبدر است که در حلقه مرکزی آن یک آنتی کدون سه گانه وجود دارد که مربوط به کد یک اسید آمینه خاص و کدون موجود در mRNA است. هر اسید آمینه با استفاده از انرژی ATP به tRNA مربوطه متصل می شود. یک کمپلکس tRNA-اسید آمینه تشکیل می شود که وارد ریبوزوم ها می شود.

2. تشکیل کمپلکس mRNA-ریبوزوم. mRNA موجود در سیتوپلاسم توسط ریبوزوم در ER گرانول متصل می شود.

3. مونتاژ زنجیره پلی پپتیدی. tRNA با اسیدهای آمینه، طبق اصل مکمل بودن آنتی کدون-کدون، با mRNA ترکیب شده و وارد ریبوزوم می شود. در مرکز پپتیدی ریبوزوم، یک پیوند پپتیدی بین دو اسید آمینه تشکیل می شود و tRNA آزاد شده از ریبوزوم خارج می شود. در این حالت، mRNA هر بار یک سه گانه پیش می رود، یک tRNA جدید - یک اسید آمینه معرفی می کند و tRNA آزاد شده را از ریبوزوم حذف می کند. کل فرآیند توسط انرژی ATP تامین می شود. یک mRNA می تواند با چندین ریبوزوم ترکیب شود و یک پلی زومی را تشکیل دهد، جایی که بسیاری از مولکول های یک پروتئین به طور همزمان سنتز می شوند. سنتز زمانی به پایان می رسد که کدون های بی معنی (کدهای توقف) روی mRNA شروع شوند. ریبوزوم ها از mRNA جدا می شوند و زنجیره های پلی پپتیدی از آنها جدا می شوند. از آنجایی که کل فرآیند سنتز روی شبکه آندوپلاسمی دانه ای انجام می شود، زنجیره های پلی پپتیدی حاصل وارد لوله های ER می شوند، جایی که ساختار نهایی خود را به دست می آورند و به مولکول های پروتئین تبدیل می شوند.

تمام واکنش های سنتز توسط آنزیم های خاص با مصرف انرژی ATP کاتالیز می شوند. سرعت سنتز بسیار زیاد است و به طول پلی پپتید بستگی دارد. به عنوان مثال، در ریبوزوم اشریشیا کلی، پروتئینی متشکل از 300 اسید آمینه در حدود 15-20 ثانیه سنتز می شود.